Устройство для измерения группового времени запаздывания четырехполюсников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ , содержащее генератор высокой частоты, управляющий вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через клеммы для подключения исследуемого четьфехполюсника - с первым входом смесителя, выход которого соединен с входом полосового усилителя, и индикатор , отличающееся тем, что, с цепью расширения динамического -диапазона измерений для диспергирующих четырехполюсников при сохранении точности измерений, в него введены делитель частоты, генератор импульсов, генератор ступенчатого напряжения, фазовращатель, ключ, блок формирования строба и блок задержки , причем делитель частоты подключен входом к выходу генератора импульсов , а выходом - к синхронизирующим входам генератора пилообразного напряжения и генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя, включенного между выходом генератора высокой частоты и вторым входом смесителя выход полосового усилителя соединен с входом ключа, выходом под- J ключенного к индикатору, а управляющим входом соединенного с синхронизирую- 3 щим входом индикатора и выходом блока формирования строба, первым входом подключенного через блок задержки к 00 выходу делителя частоты, а вторым входом - к выходу генератора импульсов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! 1) (51) 4 G 04 F 10/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3741220/24 — 21 (22) 22.05.84 (46) 23.10.85. Бюл. Ф 39 (72) Ю.Н.Квитко, Е.Б.Сафьяник и И.F..Калашник (53) 681.11 (088.8) (56) Бова Н.Т. и др. Методы измерения групповой скорости и группового времени задержки. "Известия ВУЗов

СССР. Радиотехника", т. VIII, 1965, В 4, с. 391-401.

Авторское свидетельство СССР

Р 702338, кл. С 04 F 10/06, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор высокой частоты, управляющий вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения, а выход через клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника — с первым входом смесителя, выход которого соединен с входом полосового усилителя, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений для диспергирующих четырехполюсников при сохранении точности измерений, в него введены делитель частоты, генератор импульсов, генератор ступенчатого напряжения, фазовращатель, ключ, блок формирования строба и блок задержки, причем делитель частоты подключен входом к выходу генератора импульсов, а выходом — к синхронизирующим входам генератора пилообразного напряжения и генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя, включенного между выходом генератора ® высокой частоты и вторым входом смесителя, выход полосового усилителя соединен с входом ключа, выходом под- („„ ключенного к индикатору, а управляющим входом соединенного с синхронизирую- 3 щим входом индикатора и выходом блока формирования строба, первым входом подключенного через блок задержки к выходу делителя частоты, а вторым входом — к выходу генератора импульсов.

1187144 2

Изобретение относится к измерив тельной технике и может быть использовано для измерения группового вре— мени запаздывания (ГВЗ) четырехполюсников. 5

Цель изобретения — расширение динамического диапазона измерений для диспергирующих че тырехполюсников при сохранении точности измерений.

20

Устройство для измерения ГВЗ может быть использовано для измерения с высокой точностью малых задержек четырехполюсников любого типа, а также позволяет измерять с высокой точностью ГВЗ четырехполюсников в

15 широком динамическом диапазоне задержек.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг. 2 и

3 — эпюры, поясняющие его работу.

Устройство для измерения ГВЗ четырехполюсников содержит генератор

1 высокой частоты, генератор 2 пилообразного напряжения, исследуемый четырехполюсник 3, фазовращатель 4, 25 генератор 5 ступенчатого напряжения, смеситель 6, блок 7 задержки, дели— тель 8 частоты, полосовой усилитель

9, блок 10 формирования строба, . ключ 11, индикатор 12 и генератор 13 З0 импульсов.

Выход генератора 1 высокой частоты соединен с входом четырехполюсника 3 и фаэовращателя 4, выходом соединенного с одним иэ входов сме- 35 сителя 6, второй вход которого соединен с выходом четырехполюсника 3, а выход через полосовой усилитель 9 и ключ 11 соединен с входом индикатора 12. Управляющий вход фазовраща- 40 теля 4 соединен с выходом генератора

5 ступенчатого напряжения, вход которого соединен с входами блока 7 задержки, генератора 2 пилообразного напряжения и выходом делителя 8 час- 45 тоты, вход которого соединен с входом блока 10 формирования строба и выхбдом генератора 13 импульсов. Выход блока 7 задержки соединен с вторым входом блока 10 формирования 50 строба, выход которого соединен с вторыми входами ключа 1 l и индикатора 12.

Устройство работает следующим образом. 55

Напряжение с выхода генератора 1 высокой частоты, свипирующее в узком диапазоне частот по пилообразному закону, задаваемому генератором 2 пилообразного напряжения, подается через исследуемый четырехполюсник 3 на сигнальный вход и через фазовращатель 4 — на гетеродинный вход смесителя 6. За счет запаздывания сигнала в исследуемом четырехполюснике 3 напряжение на сигнальном входе смесителя 6 отстает по частоте от напряжения на гетеродинном входе смесителя. Разностный сигнал на выходе смесителя 6, частота которого не зависит от величины напряжения на сигнальном входе смесителя, усиливается полосовым усилителем 9 и подается через ключ 11 на вход осцйллографического индикатора 12 при наличии на ключе разрешающего напряжения с блока 10 формирования строба. Осциллографический индикатор

12 в ждущем режиме запускается передним фронтом строба блока 10, длительность развертки устанавливается равной длительности строба.

Перед началом измерений режим . генератора 5 ступенчатого напряжения устанавливают таким, чтобы сдвиг фазы сигнала в фазовращателе 4 отсутствовал. Изменением коэффициента усиления полосового усилителя 9 устанавливают на индикаторе 12 удобную для наблюдения амплитуду разностного сигнала, а затем, уменьшая диапазон свипирования (девиацию частоты) генератора 1, уменьшают частоту разностного сигнала до такой величины, чтобы за один период развертки индикатора 12 укладывался один период этой частоты. Величина девиации частоты при этом характеризует величину

ГВЗ четырехполюсника, а орган управления девиацией частоты может быть заранее откалиброван в величинах задержки.

Если же изменение величины девиации частоты не удается уложить за один период развертки один период частоты разностного сигнала (за период развертки укладывается лишь часть периода частоты разностного сигнала), то длительность развертки увеличивают и изменяют режим генератора 5 ступенчатого напряжения так, чтобы на индикаторе 12 из отдельных. частей "сложилось" синусоидальной формы напряжение раэностной частоты.

Затем вновь, но уже изменением длительности развертки, добиваются, 3 11871 чтобы эа один период развертки укла дывался один период частоты разностного сигнала, а величину ГВЗ четырехполюсника отсчитывают с учетом увеличения длительности развертки. 5

Получение синусоидальной формы напряжения разностной частоты обеспечивается выбором такой величины "ступеньки" напряжения генератора 5, чтобы создаваемый этим напряжением 10 сдвиг фазы высокочастотного сигнала в фазовращателе 4 равнялся изменению фазы сигнала разностной частоты за время длительности строба (hg =

= А „ ). Тогда с началом каждого последующего строба фаза сигнала разностной частоты будет начинаться с величины, соответствующей фазе сигнала в момент окончания предыдущего строба, т.е. сигнал за время, равное 20 длительности нескольких стробов, будет иметь синусоидальную форму.

Период перестройки пилообразного напряжения генератора 2, длительность строба блока 10 формирования строба и длительность "ступеньки" выходного напряжения генератора 5 ступенчатого напряжения жестко связаны между собой за счет управления от общего генератора 13 импульсов через делитель 8 частоты и блок 7 задержки.

Работа схемы поясняется эпюрами фиг.2 и 3. Вырабатываемые генератором 13 импульсы (фиг.2а) после прохождения через делитель 8 частоты (фиг.2б, За) зanyскают генератор 2 генератор 5 и с задержкой Яз — блок

10 формирования строба (фиг.2г).

Под воздействием выходного напряжения генератора 2 формируется сигнал генератора 1 высокой частоты (фиг.2в, кривая 14), который, пройдя через исследуемый четырехполюсник, задерживается на величину 0 (фиг.2в кривая 15). Формирование строба в блоке 10 заканчивается под воздействием импульса генератора 13, предшествующего очередному импульсу делителя 8, что обеспечивает стабильность длительности строба (фиг.2д, Зб) . где hf

Т где ь ц„ — верхний предел измерения

ГВЗ.

/\

Во время обратного хода пилы о разностная частота изменяется и может внести погрешности в измерение.

С целью исключения этих погрешностей на индикаторе 12 сигнал с помощью ключа 11 пропускается только во вре— мя прямого хода пилы и ограничивается длительностью строба. Для этого начало строба задерживается блоком . 7 задержки на величину

На индикаторе 12 может наблюдаться или полный период разностной частоты за длительность строба (фиг.2е) ипи его часть (фиг.Зв) . ,Во втором случае генератор 5 ступенчатого напряжения вырабатывает

44 4 напряжение, амплитуда ступеньки™ которого может меняться (фиг.Зг).

Это изменяет сдвиг фазы сигнала в фазовращателе 4 с каждым импульсом делителя 8 частоты, в результате форма напряжения сигнала разностной частоты на индикаторе 12 может изменяться, преобразуясь из хаотической (фиг.Зд, участок 1) в синусоидальную (фиг.Зд, участок 2).

Раэностная частота на выходе смесителя 6, как видно иэ фиг.2в, определяется крутизной пилы и временем запаздывания сигнала по сигнальному входу смесителя и может быть определена из выражения — величина девиации частоты — период перестройки пилообразного напряжения, Г

"оь — время обратного хода пилообразного напряжения, л — время запаздывания сигнала в исследуемом четырехполюснике.

Период Т определяется периодом следования импульсов генератора 13 и коэффициентом деления делителя 8:

Т = nTû

Ы1 (2) где п — коэффициент деления делителя 8 (любое целое число больше 2), Т вЂ” период следования импуль-.

Il сов генератора 13.

Период следования Т выбирается из условия:

Т (4)

Формирование строба заканчивается под воздействием и-1 импульса генератора 13, а длительность строба равна:

1187144 д = T — i3 — Тц (5)

Используя выражения (2) и (4), получим (6) (-2)T„ стр це

ГВЗ. исследуемого четырехполюсника может быть определено из выражения (1) как и

g f. (7) (8) где Т р — период сигнала раэностной частоты. в котором значением ь можно преп небречь, так как с (< Т. В процессе измерения устанавливают длительность развертки индикатора 12 и ц, а затем

С учетом выражений (2), (6) и (8) выражение (7) может быть преобразовано

/ п (п-2) лf

Если период сигнала разностной частоты больше длительности развертки, то длительность развертки увеличивают, а затем после получения на индикаторе разностного сигнала устанавливают г- рд = T np.

В этом случае выражение (7) с помощью выражений (2), (6) и (10) может быть преобразовано

Ь (11)

7п-2)т а.К

1 где m стр

1187144

1187144

Составитель М.Катанова

Техред 3.Палий Корректор А.Зимокосов

Редактор С.Патрушева

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6549/53 Тираж 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5